CN109606094A - 一种双电机混合动力驱动***及其控制方法 - Google Patents

一种双电机混合动力驱动***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双电机混合动力驱动***及其控制方法，该***包括电子控制单元、动力驱动单元和齿轮传动单元，其中电子控制单元主要包括HCU、BMS、电机控制器、转速转角传感器，动力驱动单元包括发动机、电机和电池等，齿轮传动单元包括一组行星齿轮机构和四组齿轮实现复杂动力耦合与多档切换，电子控制单元控制动力驱动单元输出动力再通过齿轮传动单元传递动力进而驱动车辆，具体通过控制离合器开闭、档位切换与电机转速调整同时配合行星齿轮机构能量耦合，使双电机混合动力驱动***可以完成转矩耦合、转速耦合、先转速再转矩耦合的复合耦合形式以及无差速器电机差速驱动，实现双电机混合动力驱动***模式选择多样，高效地适应复杂工况。

Description

一种双电机混合动力驱动***及其控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力领域，尤其涉及一种双电机混合动力驱动***及其控制方法。
背景技术
随着社会和车辆工程技术的不断发展，车辆的保有量愈来愈大，车辆使用过程中对能源的消耗、以及尾气的排放对环境的污染受到社会各界的高度重视。越来越多的国家和地区对新能源汽车的发展出台了激励政策。目前市场上采用的技术路线主要为混合动力技术和纯电动技术。不管是混合动力技术还是纯电动技术，都需要对***的动力***、传动***、能量管理进行优化配置。
传统变速箱作为协调发动机转速和车轮实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。具体来说，由于发动机的合理转速区间较窄(一般在1000-4000rpm左右)，转速过低则无法输出转矩，而一旦发动机转速过高则会处于一种低效的工作状态，所以在行驶时，燃油车需要通过换挡来调整减速比，从而使转速保持在合理的工作区间。于燃油车而言，没有变速箱，车辆便无法正常行驶。电动汽车则有所不同，由于电机的工作范围较广。在低转速甚至零转速下也可以输出很大的转矩。也就是说，没有变速箱，电动汽车也可以照常运行。然而有了变速箱的纯电动车，在工作时会处于更加高效的状态。前面提到，电机的工作范围较广，但相对来说，在中低转速的情况下，电机的扭矩非常足，工作效率也相对较高。但在高转速的情况下，电机的效率和扭矩则会急速的下降。而二级变速器的作用就是使电机尽量工作在高效率的转速区间，从而达到降低损耗、提高续航里程等效果。
目前新能源车辆驱动技术中的电机动力***应用比较单一、有限。高性能电动车如果只有单级减速(无变速箱)，则车辆对电机的扭矩和转速能力要求太高，也会造成电机成本过高。如果采用两档变速或多档变速箱，就可以大大降低车辆对电机的要求，但一般的变速箱又难以满足全部车辆工作要求。随着电动车的普及和发展，电动车向着大型化，高速化方向发展，而电机的峰值扭矩和最高转速越来越不能适应这种发展趋势。为此，双电机动力***被采用，通过两个电机的组合控制，可以实现动力性和经济性的优化组合。然而，在目前的双电机动力***中，两个电机分别通过各自的传动齿轮组将动力输出到一根公共的输出轴，这样的传动机构无法满足车辆复杂工况需求，造成了混合动力***动力传递效率低，能量的管理匹配不合理，整车性能低等技术问题。
因此需要设计一种传动方式可变、动力耦合形式多样的双电机混合动力驱动***，及其控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种双电机混合动力驱动***及其控制方法，实现适应车辆复杂的行驶工况，提高电机的效率，进而使电机长时间工作在高效区。通过档位切换与电机转速调整同时配合行星齿轮机构能量耦合，使双电机混合动力驱动***的完成转矩耦合、转速耦合与先转速再转矩耦合的复合耦合形式，此外，采用单向离合器是发动机进去动力***更加平顺减少人为操作；同时，通过半轴离合器及双电机***实现车辆无差速器差速，使差速灵活可控。实现双电机混合动力驱动***模式选择多样，高效地适应复杂工况，减少能源消耗；
本发明***的技术方案是：
一种双电机混合动力驱动***，包括电子控制单元、动力驱动单元和齿轮传动单元，电子控制单元包括HCU，HCU均与BMS、第一电机控制器、第二电机控制器、第一转速转角传感器和第二转速转角传感器电气连接；
动力驱动单元包括发动机、电池、第一电机、第二电机、单向离合器、左半轴、右半轴、半轴离合器、左驱动轮和右驱动轮，发动机与HCU电气连接，发动机的一端与单向离合器的一端机械连接，单向离合器的另一端与第一电机的一端机械连接，第一电机与第一电机控制器电气连接，第一电机控制器与电池、电池与BMS和第二电机控制器、第二电机控制器与第二电机均为电气连接，左半轴一端安装第一转速转角传感器、左驱动轮，右半轴一端安装第二转速转角传感器、右驱动轮，左半轴和右半轴的另一端通过半轴离合器连接；
齿轮传动单元由行星齿轮机构、第一传动轴、第二传动轴、G1一级齿轮、G2一级齿轮、G3一级齿轮、G4一级齿轮、G1二级齿轮、G2二级齿轮、G3二级齿轮、G4二级齿轮、G1G2电动换挡同步器与G3G4电动换挡同步器，第一传动轴的一端与第一电机的另一端机械连接，第一传动轴的另一端与行星齿轮机构机械连接，行星齿轮机构通过第二传动轴机械连接第二电机的另一端，G1一级齿轮、G2一级齿轮固定在第一传动轴上，G3一级齿轮空套在第一传动轴上，且G3一级齿轮还与行星齿轮机构机械连接，G4一级齿轮固定在第二传动轴上，G1二级齿轮、G2二级齿轮空套在左半轴上，G3二级齿轮、G4二级齿轮空套在右半轴上，一级齿轮与二级齿轮啮合，G1G2电动换挡同步器与左半轴相连并布置在G1二级齿轮、G2二级齿轮之间，G3G4电动换挡同步器与右半轴相连并布置在G3二级齿轮、G4二级齿轮之间。
一种双电机混合动力驱动***控制方法，该控制方法包括纯发动机驱动模式、串联混动驱动模式、并联混动驱动模式、单电机纯电模式、双电机转矩耦合驱动模式、双电机转速耦合驱动模式、双电机转速/转矩耦合驱动模式以及电动差速驱动模式；
所述纯发动机驱动模式为：HCU检测电池的SOC值，若SOC≤预设电池剩余电量预警值SOC0，HCU控制发动机点火、半轴离合器结合、G1G2电动换挡同步器处于结合、G3G4电动换挡同步器处于空档，发动机的动力通过G1或G2齿轮副由第一传动轴传递到左右半轴，驱动车辆运动；
所述串联混动驱动模式为：若SOC≤SOC0，HCU控制发动机点火、半轴离合器结合、G1G2电动换挡同步器处于空档、G3G4电动换挡同步器处于右结合挡位、第一电机处于发电模式，发动机的动力拖动第一电机发电，电能通过电池供给第二电机，第二电机的动力通过G4齿轮副由第二传动轴传递到右半轴，动力又通过半轴离合器传递到左半轴，驱动车辆运动；
所述并联混动驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU控制发动机点火、半轴离合器结合、G1G2电动换挡同步器处于左结合档位、G3G4电动换挡同步器处于右结合档位，发动机的动力通过G1齿轮由第一传动轴传递到左半轴，同时电池给第二电机供电，第二电机的动力通过G4齿轮副由第二传动轴传递到右半轴，调节第二电机的转速，使G1二级齿轮的转速n1与G4二级齿轮转速n4相等，发动机与第二电机转矩耦合，同轴驱动车辆；
所述单电机纯电模式为：若SOC>SOC0，1)第一电机驱动：HCU控制半轴离合器结合、G1G2电动换挡同步器处于结合状态、G3G4电动换挡同步器处于空档，电池给第一电机供电，第一电机的动力通过G1或G2齿轮副由第一传动轴传递到左半轴，动力又通过半轴离合器传递到右半轴，驱动车辆运动；2)第二电机驱动：HCU控制半轴离合结合、G1G2电动换挡同步器处于空档、G3G4电动换挡同步器处于右结合挡位，电池给第二电机供电，第二电机的动力通过G4齿轮副由第二传动轴传递到右半轴，动力又通过半轴离合器传递到左半轴，驱动车辆运动；
所述双电机转矩耦合驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU控制半轴离合器结合、G1G2电动换挡同步器处于左结合档位、G3G4电动换挡同步器处于右结合，电池给两电机供电，第一电机、第二电机的动力分别通过G1、G4齿轮副由第一传动轴、第二传动轴传递到左半轴和右半轴，调节电机转速，使G1二级齿轮的转速n1与G4二级齿轮转速n4相等，第一电机与第二电机转矩耦合，同轴驱动车辆；
所述双电机转速耦合驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU控制半轴离合器结合、G1G2电动换挡同步器处于空档、G3G4电动换挡同步器处于左结合，电池给两电机供电，第一电机、第二电机的动力分别通过第一传动轴、第二传动轴传递到行星齿轮机构的太阳轮和齿圈，两电机的动力经过行星齿轮机构耦合后，通过行星齿轮机构的行星架输出到G3齿轮副，然后传递到右半轴，动力又通过半轴离合器传递到左半轴，驱动车辆；
所述双电机转速/转矩耦合驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU控制半轴离合器结合、G1G2电动换挡同步器处于结合状态、G3G4电动换挡同步器处于左结合，电池给两电机供电，第一电机的一部分动力通过G1或G2齿轮副由第一传动轴传递到左半轴，另一部分动力通过第一传动轴传递到行星齿轮机构的太阳轮，第二电机的动力通过第二传动轴传递到行星齿轮机构的齿圈，两电机的部分动力经过行星齿轮机构耦合后，通过行星齿轮机构的行星架输出到G3齿轮副，然后传递到右半轴，调节电机转速，使G1二级齿轮的转速n1与G4二级齿轮转速n4相等，实现第一电机与第二电机先转速耦合再转矩耦合；
所述电动差速驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU控制半轴离合器断开、G1G2电动换挡同步器处于左结合档位、G3G4电动换挡同步器处于右结合档位，电池给两电机供电，第一电机的一部分动力通过G1齿轮副由第一传动轴传递到左半轴，第二电机的动力通过G4齿轮副由第二传动轴传递到右半轴，调节电机转速，使G1二级齿轮的转速n1与G4二级齿轮转速n4不同，实现差速驱动。
本发明的有益效果：本发明适用于多工况混合动力驱动车辆；为了适应车辆复杂的行驶工况，提高电机的效率，进而使电机长时间工作在高效区，采用了多档位设计与行星齿轮机构组合形成多种工作模式；同时，通过档位切换与电机转速调整实现双电机混合动力驱动***的转矩耦合与转速耦合；此外，采用单向离合器使发动机进去动力***更加平顺减少人为操作的同时相较传统的多片离合器减少了损耗；进一步，通过半轴离合器及双电机***实现车辆无差速器差速，使差速过程灵活可控，由于相较于传统车辆布置取消了差速器及锥齿轮，采用平行轴传动的方式，提高了传动效率。
附图说明
图1为本发明一种双电机混合动力驱动***示意图；
图2为本发明控制方法中纯发动机驱动模式能量流动示意图；
图3为本发明控制方法中串联混动驱动模式能量流动示意图；
图4为本发明控制方法中并联混动驱动模式能量流动示意图；
图5为本发明控制方法中第二电机单电机纯电模式能量流动示意图；
图6为本发明控制方法中第一电机单电机纯电模式能量流动示意图；
图7为本发明控制方法中双电机转矩耦合驱动模式能量流动示意图；
图8为本发明控制方法中双电机转速耦合驱动模式能量流动示意图；
图9为本发明控制方法中双电机转速/转矩耦合驱动模式能量流动示意图；
图10为本发明控制方法中电动差速驱动能量流动示意图；
图中，1、HCU；2、BMS；3、第一电机控制器；4、第二电机控制器；5、第一转速转角传感器；6、第二转速转角传感器；7、发动机；8、电池；9、第一电机；10、第二电机；11、单向离合器；12、左半轴；13、右半轴；14、半轴离合器；15、左驱动轮；16、右驱动轮；17、行星齿轮机构；18、第一传动轴；19、第二传动轴；20、G1一级齿轮；21、G2一级齿轮；22、G3一级齿轮；23、G4一级齿轮；24、G1二级齿轮；25、G2二级齿轮；26、G3二级齿轮；27、G4二级齿轮；28、G1G2电动换挡同步器；29、G3G4电动换挡同步器。
具体实施方式
下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示为一种双电机混合动力驱动***，包括电子控制单元、动力驱动单元和齿轮传动单元，电子控制单元包括：HCU1、BMS 2、第一电机控制器3、第二电机控制器4、第一转速转角传感器5和第二转速转角传感器6，HCU1与BMS2、第一电机控制器3、第二电机控制器4、第一转速转角传感器5和第二转速转角传感器6均为电气连接，HCU 1还与发动机7电气连接；HCU 1为混合动力整车控制器，用于控制BMS 2并接收其反馈信息，也用于控制第一电机控制器3与第二电机控制器4并接收反馈信息，还用于控制发动机7点火启动并接受发动机7转速信息，同时HCU 1接收第一转速转角传感器与第二转速转角传感器的信号作为控制齿轮传动单元完成换挡和差速的依据，进而HCU 1控制双电机混合动力驱动***中各单元工作，实现混合动力能量管理、扭矩分配及模式切换；BMS 2为电池8的管理***，用于控制管理电池8充放电过程和检测电池8剩余电量(SOC值)，并将电池8的SOC值反馈给HCU 1；第一电机控制器3为第一电机9提供电能，并根据HCU 1的控制指令控制第一电机9输出相应转速转矩，同时将电机当前状态反馈给HCU1；第二电机控制器4为第二电机10提供电能，并根据HCU 1的控制指令控制第二电机10输出相应转速转矩，同时将电机当前状态反馈给HCU 1；第一转速转角传感器5安装在左半轴12上，用于检测左半轴12的转速及其当前转角位置，并将信息反馈给HCU 1；第二转速转角传感器6安装在右半轴13上，用于检测右半轴13的转速及其当前转角位置，并将信息反馈给HCU 1。
动力驱动单元由发动机7、电池8、第一电机9、第二电机10、单向离合器11、左半轴12、右半轴13、半轴离合器14、左驱动轮15和右驱动轮16构成，用于为整车提供动力驱动车辆行驶；发动机7为整车动力源之一，受HCU 1控制适时工作，为整车行驶提供动力；电池8为整车储能元件，由BMS 2控制，用于向第一电机控制器3与第二电机控制器4提供电能，第一电机控制器3与第二电机控制器4再将电能提供给第一电机9与第二电机10，同时电池8存储电机发电产生的电能；第一电机9与第二电机10与齿轮传动单元相连，受第一电机控制器3与第二电机控制器4的控制，驱动车辆行驶以及制动能量回收；单向离合器11一端与发动机7相连，另一端与第一电机9相连，由于自身结构特性，能够单向的传递动力，当单向离合器11与发动机7相连的一端转速大于或等于单向离合器11与第一电机9相连的一端转速时，单向离合器11结合锁死能够传递动力，当发动机7一端转速小于第一电机9一端转速时，单向离合器11处于空转状态不能够传递动力，实现单向离合器11将发动机7的动力与第一电机9的动力单向耦合；进而所述单向离合器11可使发动机7在转速超过第一电机9转速时，发动机7动力平稳介入动力驱动单元，减少传统离合器结合分离过程时产生的扭振；左半轴12一端与左驱动轮15相连，另一端与半轴离合器14相连；右半轴13一端与右驱动轮16相连，另一端与半轴离合器14相连；半轴离合器14用于断开和结合左半轴12与右半轴13，实现双电机混合动力驱动***同轴驱动与差动驱动；半轴离合器14与HCU 1电气连接，用于控制半轴离合器14的闭合或断开。
齿轮传动单元由行星齿轮机构17、第一传动轴18、第二传动轴19、G1一级齿轮20、G2一级齿轮21、G3一级齿轮22、G4一级齿轮23、G1二级齿轮24、G2二级齿轮25、G3二级齿轮26、G4二级齿轮27、G1G2电动换挡同步器28与G3G4电动换挡同步器29组成，实现双电机混合动力驱动***多传动模式切换，适应各种车辆行驶工况；行星齿轮机构17结构包括太阳轮、齿圈和行星轮，实现双电机混合动力驱动***多动力耦合；第一传动轴18一端与第一电机9相连，另一端与行星齿轮机构17的太阳轮相连，将电机或发动机7的动力传递到行星齿轮机构17中；第二传动轴19一端与第二电机10相连，另一端与行星齿轮机构17的齿圈相连，将电机或发动机7的动力传递到行星齿轮机构17中；G1一级齿轮20固定在第一传动轴18上与G1二级齿轮24啮合，传动比为k1；G2一级齿轮21固定在第一传动轴18上与G2二级齿轮25啮合，传动比为k2；G3一级齿轮22装套在第一传动轴18上空转，与行星齿轮机构17的行星架相连，G3一级齿轮22与G3二级齿轮26啮合，传动比为k3，且k2＝k3；G4一级齿轮23固定在第二传动轴19上与G4二级齿轮27啮合，传动比为k4，且k1＝k4；G1二级齿轮24装套在左半轴12上空转，G2二级齿轮25装套在左半轴12上空转，G3二级齿轮26装套在右半轴13上空转，G4二级齿轮27装套在右半轴13上空转；G1G2电动换挡同步器28通过花键与左半轴12相连，且布置在G1二级齿轮24、G2二级齿轮25之间，G1G2电动换挡同步器28的运动由HCU 1控制，有空档、左结合、右结合三个档位，HCU 1根据第一转速转角传感器5检测到的左半轴12的转速及其当前转角位置选择具体换挡时刻，实现在动力不中断的情况下无冲击换挡，当G1G2电动换挡同步器28处于空挡时，G1二级齿轮24和G2二级齿轮25空转，动力不能从第一传动轴18传递到左半轴12，当G1G2电动换挡同步器28处于左结合挡位时，G1二级齿轮24被G1G2电动换挡同步器28固定连接到左半轴12上，动力通过G1一级齿轮20与G1二级齿轮24从第一传动轴18传递到左半轴12，当G1G2电动换挡同步器28处于右结合挡位时，G2二级齿轮25被G1G2电动换挡同步器28固定连接到左半轴12上，动力通过G2一级齿轮21与G2二级齿轮25从第一传动轴18传递到左半轴12；G3G4电动换挡同步器29通过花键与右半轴13相连，且布置在G3二级齿轮26、G4二级齿轮27之间，G3G4电动换挡同步器29的运动受HCU 1控制，有空档、左结合、右结合三个档位，HCU 1根据第二转速转角传感器6检测到的右半轴13的转速及其当前转角位置选择具体换挡时刻，实现在动力不中断的情况下无冲击换挡，当G3G4电动换挡同步器29处于空挡时，G3二级齿轮26和G4二级齿轮27空转，动力不能从第二传动轴19传递到右半轴13，当G3G4电动换挡同步器29处于左结合挡位时，G3二级齿轮26被G3G4电动换挡同步器29固定连接到右半轴13上，动力通过G3一级齿轮22与G3二级齿轮26从行星齿轮机构17传递到右半轴13，当G3G4电动换挡同步器29处于右结合挡位时，G4二级齿轮27被G3G4电动换挡同步器29固定连接到右半轴13上，动力通过G4一级齿轮23与G4二级齿轮27从第二传动轴19传递到右半轴13。
如图2-10所示，一种双电机混合动力驱动***控制方法，具体控制过程如下：
模式1)，纯发动机驱动模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC≤SOC0(SOC0为预设电池8剩余电量预警值)，HCU 1控制发动机7点火，控制半轴离合器14结合即左右半轴连接同轴驱动，控制G1G2电动换挡同步器28处于结合状态，即左结合或右结合档位，控制G3G4电动换挡同步器29处于空档，发动机7工作转速大于初始转速为零的第一电机9，单向离合器11结合锁死传递动力，第一电机9无负载空转，发动机7的动力通过G1一级齿轮20与G1二级齿轮24(或G2一级齿轮21与G2二级齿轮25)由第一传动轴18传递到左半轴12与右半轴13，驱动车辆运动；该模式中，可选择G1或G2齿轮副，实现两档切换，进一步扩大电机的工作范围，满足不同工况的需求；此时第二电机10不使能，第二传动轴19处于自由转动状态，不传递动力；如图2所示；
模式2)，串联混动驱动模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC≤SOC0，发动机7启动，拖动第一电机9发电为电池8充电，电池8通过第二电机控制器4给第二电机10供电，第二电机10单独驱动车辆，此时HCU 1控制发动机7点火、半轴离合器14结合、G1G2电动换挡同步器28处于空档、G3G4电动换挡同步器29处于右结合挡位、第一电机9处于发电模式，发动机7工作转速大于初始转速为零的第一电机9，单向离合器11结合锁死传递动力，发动机7的动力拖动处在发电模式的第一电机9发电，电能通过电池8供给第二电机10，第二电机10的动力通过G4一级齿轮23和G4二级齿轮27由第二传动轴19传递到右半轴13，动力又通过半轴离合器14传递到左半轴12，驱动车辆运动，该模式下车辆行驶方向由电机旋转方向有关；如图3所示；
模式3)，并联混动驱动模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC>SOC0，HCU 1控制发动机7点火，控制半轴离合器14结合，控制G1G2电动换挡同步器28处于左结合档位，控制G3G4电动换挡同步器29处于右结合档位，发动机7工作转速大于初始转速为零的第一电机9，单向离合器11结合锁死传递动力，第一电机9无负载空转，发动机7的动力通过G1一级齿轮20与G1二级齿轮24由第一传动轴18传递到左半轴12，同时电池8给第二电机10供电,第二电机10的动力通过G4一级齿轮23和G4二级齿轮27由第二传动轴19传递到右半轴13，调节第二电机10转速大小使其等于发动机7转速，使G1二级齿轮24的转速n1与G4二级齿轮27转速n4相等，即n1＝n4，发动机7与第二电机10转矩耦合，同轴驱动车辆；如图4所示；
模式4)，第二电机单电机纯电模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC>SOC0，采用第二电机单独驱动车辆，此时HCU 1控制半轴离合器14结合，G1G2电动换挡同步器28处于空档，G3G4电动换挡同步器29处于右结合挡位，电池8给第二电机10供电，第二电机10的动力通过G4一级齿轮23和G4二级齿轮27由第二传动轴19传递到右半轴13，动力又通过半轴离合器14传递到左半轴12，驱动车辆运动，该模式下车辆行驶方向由电机旋转方向有关；如图5所示；
模式5)，第一电机单电机纯电模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC>SOC0，采用第二电机10单独驱动车辆，此时HCU 1控制半轴离合器14结合，G1G2电动换挡同步器28处于结合状态，即左结合或右结合档位，G3G4电动换挡同步器29处于空档，电池8给第一电机9供电，第一电机9的动力通过G1一级齿轮20和G1二级齿轮24(或G2一级齿轮21与G2二级齿轮25)由第一传动轴18传递到左半轴12，动力又通过半轴离合器14传递到右半轴13，驱动车辆运动，该模式下车辆行驶方向由电机旋转方向有关；该模式中，可选择G1或G2齿轮副，实现两档切换，进一步扩大电机的工作范围，满足不同工况的需求；如图6所示；
模式6)，双电机转矩耦合驱动模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC>SOC0，此时HCU1控制半轴离合器14结合，G1G2电动换挡同步器28处于左结合档位，G3G4电动换挡同步器29处于右结合，电池8给第一电机9与第二电机10供电，第一电机9的动力通过G1一级齿轮20和G1二级齿轮24由第一传动轴18传递到左半轴12，第二电机10的动力通过G4一级齿轮23和G4二级齿轮27由第二传动轴19传递到右半轴13，保证第一电机9与第二电机10转速大小一致，使G1二级齿轮24的转速n1与G4二级齿轮27转速n4相等，即n1＝n4，第一电机9与第二电机10转矩耦合，同轴驱动车辆；如图7所示；
模式7)，双电机转速耦合驱动模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC>SOC0，此时HCU1控制半轴离合器14结合，G1G2电动换挡同步器28处于空档，G3G4电动换挡同步器29处于左结合，电池8给第一电机9与第二电机10供电，第一电机9的动力通过第一传动轴18传递到行星齿轮机构17的太阳轮，第二电机10的动力通过第二传动轴19传递到行星齿轮机构17的齿圈，第一电机9与第二电机10的动力经过行星齿轮机构17耦合后，通过行星齿轮机构17的行星架输出到G3一级齿轮22和G3二级齿轮26，然后传递到右半轴13，动力又通过半轴离合器14传递到左半轴12，驱动车辆；如图8所示；
模式8)，双电机转速/转矩耦合驱动模式；HCU 1检测电池8的SOC值，SOC>SOC0，此时HCU 1控制半轴离合器14结合，G1G2电动换挡同步器28处于结合状态，即左结合或右结合档位，G3G4电动换挡同步器29处于左结合，电池8给第一电机9与第二电机10供电，第一电机9的一部分动力通过G1一级齿轮20和G1二级齿轮24(或G2一级齿轮21与G2二级齿轮25)由第一传动轴18传递到左半轴12，第一电机9的另一部分动力通过第一传动轴18传递到行星齿轮机构17的太阳轮，第二电机10的动力通过第二传动轴19传递到行星齿轮机构17的齿圈，第一电机9与第二电机10的部分动力经过行星齿轮机构17耦合后，通过行星齿轮机构17的行星架输出到G3一级齿轮22和G3二级齿轮26，然后传递到右半轴13，调节第一电机9与第二电机10转速，使G1二级齿轮24的转速n1与G4二级齿轮27转速n4相等，即n1＝n4，实现第一电机9与第二电机10先转速耦合再转矩耦合，提高各电机的效率；该模式中，可选择G1或G2齿轮副，实现两档切换，进一步扩大电机的工作范围，满足不同工况的需求；如图9所示；
模式9)，电动差速驱动模式，HCU 1检测电池8的SOC值，SOC>SOC0，此时HCU1控制半轴离合器14断开，G1G2电动换挡同步器28处于左结合档位，G3G4电动换挡同步器29处于右结合档位，电池8给第一电机9与第二电机10供电，第一电机9的一部分动力通过G1一级齿轮20和G1二级齿轮24由第一传动轴18传递到左半轴12，第二电机10的动力通过G4一级齿轮23和G4二级齿轮27由第二传动轴19传递到右半轴13，调节第一电机9与第二电机10转速，使G1二级齿轮24的转速n1与G4二级齿轮27转速n4不同，即n1≠n4，实现差速驱动；由于相较于传统车辆布置取消了差速器及锥齿轮，采用平行轴传动的方式，提高了传动效率；如图10所示。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种双电机混合动力驱动***，其特征在于，包括电子控制单元、动力驱动单元和齿轮传动单元，电子控制单元包括HCU(1)，HCU(1)均与BMS(2)、第一电机控制器(3)、第二电机控制器(4)、第一转速转角传感器(5)和第二转速转角传感器(6)电气连接；
动力驱动单元包括发动机(7)、电池(8)、第一电机(9)、第二电机(10)、单向离合器(11)、左半轴(12)、右半轴(13)、半轴离合器(14)、左驱动轮(15)和右驱动轮(16)，发动机(7)与HCU(1)电气连接，发动机(7)的一端与单向离合器(11)的一端机械连接，单向离合器(11)的另一端与第一电机(9)的一端机械连接，第一电机(9)与第一电机控制器(3)电气连接，第一电机控制器(3)与电池(8)、电池(8)与BMS(2)和第二电机控制器(4)、第二电机控制器(4)与第二电机(10)均为电气连接，左半轴(12)一端安装第一转速转角传感器(5)、左驱动轮(15)，右半轴(13)一端安装第二转速转角传感器(6)、右驱动轮(16)，左半轴(12)和右半轴(13)的另一端通过半轴离合器(14)连接；
齿轮传动单元由行星齿轮机构(17)、第一传动轴(18)、第二传动轴(19)、G1一级齿轮(20)、G2一级齿轮(21)、G3一级齿轮(22)、G4一级齿轮(23)、G1二级齿轮(24)、G2二级齿轮(25)、G3二级齿轮(26)、G4二级齿轮(27)、G1G2电动换挡同步器(28)与G3G4电动换挡同步器(29)，第一传动轴(18)的一端与第一电机(9)的另一端机械连接，第一传动轴(18)的另一端与行星齿轮机构(17)机械连接，行星齿轮机构(17)通过第二传动轴(19)机械连接第二电机(10)的另一端，G1一级齿轮(20)、G2一级齿轮(21)固定在第一传动轴(18)上，G3一级齿轮(22)空套在第一传动轴(18)上，且G3一级齿轮(22)还与行星齿轮机构(17)机械连接，G4一级齿轮(23)固定在第二传动轴(19)上，G1二级齿轮(24)、G2二级齿轮(25)空套在左半轴(12)上，G3二级齿轮(26)、G4二级齿轮(27)空套在右半轴(13)上，一级齿轮与二级齿轮啮合，G1G2电动换挡同步器(28)与左半轴(12)相连并布置在G1二级齿轮(24)、G2二级齿轮(25)之间，G3G4电动换挡同步器(29)与右半轴(13)相连并布置在G3二级齿轮(26)、G4二级齿轮(27)之间。
2.一种根据权利要求1所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，该控制方法包括纯发动机驱动模式、串联混动驱动模式、并联混动驱动模式、单电机纯电模式、双电机转矩耦合驱动模式、双电机转速耦合驱动模式、双电机转速/转矩耦合驱动模式以及电动差速驱动模式。
3.一种根据权利要求2所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述纯发动机驱动模式为：HCU(1)检测电池(8)的SOC值，若SOC≤预设电池剩余电量预警值SOC0，HCU(1)控制发动机(7)点火、半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于结合、G3G4电动换挡同步器(29)处于空档，发动机(7)的动力通过G1或G2齿轮副由第一传动轴(18)传递到左右半轴，驱动车辆运动。
4.一种根据权利要求2或3所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述串联混动驱动模式为：若SOC≤SOC0，HCU(1)控制发动机(7)点火、半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于空档、G3G4电动换挡同步器(29)处于右结合挡位、第一电机(9)处于发电模式，发动机(7)的动力拖动第一电机(9)发电，电能通过电池(8)供给第二电机(10)，第二电机(10)的动力通过G4齿轮副由第二传动轴(19)传递到右半轴(13)，动力又通过半轴离合器(14)传递到左半轴(12)，驱动车辆运动。
5.一种根据权利要求4所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述并联混动驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU(1)控制发动机(7)点火、半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于左结合档位、G3G4电动换挡同步器(29)处于右结合档位，发动机(7)的动力通过G1齿轮由第一传动轴(18)传递到左半轴(12)，同时电池(8)给第二电机(10)供电，第二电机(10)的动力通过G4齿轮副由第二传动轴(19)传递到右半轴(13)，调节第二电机(10)的转速，使G1二级齿轮(24)的转速n1与G4二级齿轮(27)转速n4相等，发动机(7)与第二电机(10)转矩耦合，同轴驱动车辆。
6.一种根据权利要求4所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述单电机纯电模式为：若SOC>SOC0，1)第一电机驱动：HCU(1)控制半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于结合状态、G3G4电动换挡同步器(29)处于空档，电池(8)给第一电机(9)供电，第一电机(9)的动力通过G1或G2齿轮副由第一传动轴(18)传递到左半轴(12)，动力又通过半轴离合器(14)传递到右半轴(13)，驱动车辆运动；2)第二电机驱动：HCU(1)控制半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于空档、G3G4电动换挡同步器(29)处于右结合挡位，电池(8)给第二电机(10)供电，第二电机(10)的动力通过G4齿轮副由第二传动轴(19)传递到右半轴(13)，动力又通过半轴离合器(14)传递到左半轴(12)，驱动车辆运动。
7.一种根据权利要求4所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述双电机转矩耦合驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU(1)控制半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于左结合档位、G3G4电动换挡同步器(29)处于右结合，电池(8)给两电机供电，第一电机(9)、第二电机(10)的动力分别通过G1、G4齿轮副由第一传动轴(18)、第二传动轴(19)传递到左半轴(12)和右半轴(13)，调节电机转速，使G1二级齿轮(24)的转速n1与G4二级齿轮(27)转速n4相等，第一电机(9)与第二电机(10)转矩耦合，同轴驱动车辆。
8.一种根据权利要求4所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述双电机转速耦合驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU(1)控制半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于空档、G3G4电动换挡同步器(29)处于左结合，电池(8)给两电机供电，第一电机(9)、第二电机(10)的动力分别通过第一传动轴(18)、第二传动轴(19)传递到行星齿轮机构(17)的太阳轮和齿圈，两电机的动力经过行星齿轮机构(17)耦合后，通过行星齿轮机构(17)的行星架输出到G3齿轮副，然后传递到右半轴(13)，动力又通过半轴离合器(14)传递到左半轴(12)，驱动车辆。
9.一种根据权利要求4所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述双电机转速/转矩耦合驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU(1)控制半轴离合器(14)结合、G1G2电动换挡同步器(28)处于结合状态、G3G4电动换挡同步器(29)处于左结合，电池(8)给两电机供电，第一电机(9)的一部分动力通过G1或G2齿轮副由第一传动轴(18)传递到左半轴(12)，另一部分动力通过第一传动轴(18)传递到行星齿轮机构(17)的太阳轮，第二电机(10)的动力通过第二传动轴(19)传递到行星齿轮机构(17)的齿圈，两电机的部分动力经过行星齿轮机构(17)耦合后，通过行星齿轮机构(17)的行星架输出到G3齿轮副，然后传递到右半轴(13)，调节电机转速，使G1二级齿轮(24)的转速n1与G4二级齿轮(27)转速n4相等，实现第一电机(9)与第二电机(10)先转速耦合再转矩耦合。
10.一种根据权利要求4所述的双电机混合动力驱动***控制方法，其特征在于，所述电动差速驱动模式为：若SOC>SOC0，HCU(1)控制半轴离合器(14)断开、G1G2电动换挡同步器(28)处于左结合档位、G3G4电动换挡同步器(29)处于右结合档位，电池(8)给两电机供电，第一电机(9)的一部分动力通过G1齿轮副由第一传动轴(18)传递到左半轴(12)，第二电机(10)的动力通过G4齿轮副由第二传动轴(19)传递到右半轴(13)，调节电机转速，使G1二级齿轮(24)的转速n1与G4二级齿轮(27)转速n4不同，实现差速驱动。
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